JP2607466B2 - 核磁気共鳴を用いた検査装置 - Google Patents
核磁気共鳴を用いた検査装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴（以下、「NMR」という）を用
いた検査装置に関し、特にケミカルシフトイメージング
を高速で行なうことが可能なNMRを用いた検査方法に関
する。
いた検査装置に関し、特にケミカルシフトイメージング
を高速で行なうことが可能なNMRを用いた検査方法に関
する。
従来、人体の頭部，腹部などの内部構造を非破壊的に
検査する装置として、Ｘ線CTや超音波撮像装置が広く利
用されて来ている。近年、核磁気共鳴現象を用いて同様
の検査を行う試みが成功しＸ線CTや超音波撮像装置では
得られない情報を取得できることが明らかになって来
た。核磁気共鳴現象を用いた検査装置においては、検査
物体からの信号を物体各部に対応させて分離・識別する
必要がある。その１つに、検査物体に傾斜磁場を印加
し、物体各部の置かれた静磁場を異ならせ、これにより
各部の共鳴周波数あるいはフエーズ・エンコード量を異
ならせることで位置の情報を得る方法がある。
検査する装置として、Ｘ線CTや超音波撮像装置が広く利
用されて来ている。近年、核磁気共鳴現象を用いて同様
の検査を行う試みが成功しＸ線CTや超音波撮像装置では
得られない情報を取得できることが明らかになって来
た。核磁気共鳴現象を用いた検査装置においては、検査
物体からの信号を物体各部に対応させて分離・識別する
必要がある。その１つに、検査物体に傾斜磁場を印加
し、物体各部の置かれた静磁場を異ならせ、これにより
各部の共鳴周波数あるいはフエーズ・エンコード量を異
ならせることで位置の情報を得る方法がある。
その基本原理については、ジャーナル・オブ・マグネ
ティック・レゾナンス誌（J.Magn.Reson.）第18巻，第6
9頁（1975年）に、あるいはフィジックス・オブ・メデ
ィシン・アンド・バイオロジー誌（Phy.Med.＆ Biol.）
第25巻，第751頁（1980年）に報告されている。
ティック・レゾナンス誌（J.Magn.Reson.）第18巻，第6
9頁（1975年）に、あるいはフィジックス・オブ・メデ
ィシン・アンド・バイオロジー誌（Phy.Med.＆ Biol.）
第25巻，第751頁（1980年）に報告されている。
このようなイメージングの１方法として、ケミカルシ
フトイメージングがある。ケミカルシフトとは、同一の
核種であっても核スピンの感じる磁場がその周囲の分子
構造の相違により異なるため、核スピンの共鳴周波数が
分子構造上での位置に応じて変化する現象である。ケミ
カルシフトは被測定体の分子構造に関する情報を与えて
くれるため、極めて重要な現象である。ケミカルシフト
量をイメージングする方法としては、これまで（ａ）マ
ウズレイ（Maudsley）らにより報告されたフーリエイメ
ージング法の拡張法（ジャーナル・オブ・マグネティッ
ク・レゾナンス誌，第51巻，第147頁（1983年）、
（ｂ）ディクソン（Dixon）により提案された方法（ラ
ジオグラフィ誌（Radiology），第153巻，第189頁（198
4年））などが代表例としてあげられる。（ａ）の方法
は、イメージングの次元を１つ高めることにより、ケミ
カルシフト量の分離・測定を可能にする方法である。こ
の方法では、通常、２次元平面を対象にする場合被測定
体をＬ×Ｍの画素に分割し、その各々に対してＮ個の信
号点をサンプリングすることが行なわれる。Ｌあるいは
Ｍは空間分解能に応じて決められるが、例えばＬ＝Ｍ＝
128とすればＬ×Ｍ＝16,384となる。１回の測定でＮ個
の信号点をサンプリングできるが、次の測定までには被
測定体の縦緩和時間程度（生体の場合約１秒）待たなけ
ればならず、結局、Ｌ×Ｍ回測定するためには、4.6時
間の測定時間を要すことになる。これに対し（ｂ）の方
法は、90°−τ1−180°−τ2（信号計測）なるパルス
シーケンスにおいて、τ1＝τ2とτ1≠τ2の２枚の画像
の和と差から、特定のケミカルシフトの情報だけを含む
画像を構成する方法である。ここで、90°および180°
は各々スピンを90°,180°倒す高周波磁場を表わしてい
る。この方法は、計測に要する時間が１枚の画像の２倍
で済むため、極めて実用的な方法である。しかし、ケミ
カルシフト量は静磁場の不均一と同程度かあるいはそれ
よりも小さいため、τ1≠τ2の画像においては、静磁場
の不均一に基づく位相誤差の方がケミカルシフト量に基
づく位相誤差よりも大きくなる場合が生じる。これに対
し、ディクソン（Dixon）らは複素フーリエ変換後、実
部と虚部の２乗和の平方根すなわち絶対値を計算するこ
とにより、静磁場不均一の影響を除去している。しか
し、この場合、２つのケミカルシフト量に対応するスピ
ン数の大小いかんによっては両者を区別できない場合が
生じる。
フトイメージングがある。ケミカルシフトとは、同一の
核種であっても核スピンの感じる磁場がその周囲の分子
構造の相違により異なるため、核スピンの共鳴周波数が
分子構造上での位置に応じて変化する現象である。ケミ
カルシフトは被測定体の分子構造に関する情報を与えて
くれるため、極めて重要な現象である。ケミカルシフト
量をイメージングする方法としては、これまで（ａ）マ
ウズレイ（Maudsley）らにより報告されたフーリエイメ
ージング法の拡張法（ジャーナル・オブ・マグネティッ
ク・レゾナンス誌，第51巻，第147頁（1983年）、
（ｂ）ディクソン（Dixon）により提案された方法（ラ
ジオグラフィ誌（Radiology），第153巻，第189頁（198
4年））などが代表例としてあげられる。（ａ）の方法
は、イメージングの次元を１つ高めることにより、ケミ
カルシフト量の分離・測定を可能にする方法である。こ
の方法では、通常、２次元平面を対象にする場合被測定
体をＬ×Ｍの画素に分割し、その各々に対してＮ個の信
号点をサンプリングすることが行なわれる。Ｌあるいは
Ｍは空間分解能に応じて決められるが、例えばＬ＝Ｍ＝
128とすればＬ×Ｍ＝16,384となる。１回の測定でＮ個
の信号点をサンプリングできるが、次の測定までには被
測定体の縦緩和時間程度（生体の場合約１秒）待たなけ
ればならず、結局、Ｌ×Ｍ回測定するためには、4.6時
間の測定時間を要すことになる。これに対し（ｂ）の方
法は、90°−τ1−180°−τ2（信号計測）なるパルス
シーケンスにおいて、τ1＝τ2とτ1≠τ2の２枚の画像
の和と差から、特定のケミカルシフトの情報だけを含む
画像を構成する方法である。ここで、90°および180°
は各々スピンを90°,180°倒す高周波磁場を表わしてい
る。この方法は、計測に要する時間が１枚の画像の２倍
で済むため、極めて実用的な方法である。しかし、ケミ
カルシフト量は静磁場の不均一と同程度かあるいはそれ
よりも小さいため、τ1≠τ2の画像においては、静磁場
の不均一に基づく位相誤差の方がケミカルシフト量に基
づく位相誤差よりも大きくなる場合が生じる。これに対
し、ディクソン（Dixon）らは複素フーリエ変換後、実
部と虚部の２乗和の平方根すなわち絶対値を計算するこ
とにより、静磁場不均一の影響を除去している。しか
し、この場合、２つのケミカルシフト量に対応するスピ
ン数の大小いかんによっては両者を区別できない場合が
生じる。
さらに、２つのケミカルシフト像を得るには、２回の
異なった条件下での測定が必要であった。
異なった条件下での測定が必要であった。
本発明はこのような欠点に鑑がみてなされたもので、
その目的はケミカルシフトイメージングにおいて、シフ
ト数が２本の場合、１回の測定でケミカルシフト像を得
ることを可能にした検査方法及び装置の提供を目的とす
る。
その目的はケミカルシフトイメージングにおいて、シフ
ト数が２本の場合、１回の測定でケミカルシフト像を得
ることを可能にした検査方法及び装置の提供を目的とす
る。
本発明の要点は、フーリエイメージング法を用いた検
査方法において、静磁場の不均一に起因する位相誤差お
よび装置固有の位相オフセットを補正することにより、
２本のケミカルシフト間の位相差をπ/2の奇数倍とする
ような高周波パルスシーケンスで得られるたった１回の
測定データから、ケミカルシフト像が得られるようにし
た点にある。これについて、以下、若干の補足的説明を
行なう。
査方法において、静磁場の不均一に起因する位相誤差お
よび装置固有の位相オフセットを補正することにより、
２本のケミカルシフト間の位相差をπ/2の奇数倍とする
ような高周波パルスシーケンスで得られるたった１回の
測定データから、ケミカルシフト像が得られるようにし
た点にある。これについて、以下、若干の補足的説明を
行なう。
まず、２次元面をイメージングする場合を例にとっ
て、変形スピンワープ法の原理と本発明を２次元変形ス
ピンワープ法に適用した例について述べる。第１図は２
次元の変形スピンワープ法を実施するための照射パルス
と、x,y方向の傾斜磁場と核スピンからの信号のタイミ
ングを示すものである。ここでは、（x,y）面に平行な
ある断面を選択するものとしている。図においてRFは上
記照射パルスを、Ｇy，およびＧzはそれぞれｙおよびｚ
方向の傾斜磁場を示している。また、Ｓは核スピンから
の信号を示している。
て、変形スピンワープ法の原理と本発明を２次元変形ス
ピンワープ法に適用した例について述べる。第１図は２
次元の変形スピンワープ法を実施するための照射パルス
と、x,y方向の傾斜磁場と核スピンからの信号のタイミ
ングを示すものである。ここでは、（x,y）面に平行な
ある断面を選択するものとしている。図においてRFは上
記照射パルスを、Ｇy，およびＧzはそれぞれｙおよびｚ
方向の傾斜磁場を示している。また、Ｓは核スピンから
の信号を示している。
まず、90°RFパルスを照射し、試料内の核スピンを90
°倒す。その直後に、上記傾斜磁場Ｇzを時間ｔzだけ印
加する。次に90°RFパルスの中心から時間τaが経過し
た時点でその中心がくるように180°RFパルスを照射す
る。信号の観測はＧyを印加しながら行なう。なお、180
°RFパルスの中心からスピンエコーのピークまでの時間
をτbとすると通常のイメージングではτa＝τbとなる
ように設定する。
°倒す。その直後に、上記傾斜磁場Ｇzを時間ｔzだけ印
加する。次に90°RFパルスの中心から時間τaが経過し
た時点でその中心がくるように180°RFパルスを照射す
る。信号の観測はＧyを印加しながら行なう。なお、180
°RFパルスの中心からスピンエコーのピークまでの時間
をτbとすると通常のイメージングではτa＝τbとなる
ように設定する。
また、Ｇzにおいては90°RFパルスの後に反転区間ｔ
zaを設けているが、これは180°RFパルスの後に非反転
区間ｔzbを設けても同じ効果が得られる。即ち、90°RF
パルスと傾斜磁場Ｇzの印加により生じた核スピンの位
相乱れを修復する効果が得られる。同様にＧyにおいて
は180°RFパルスの後に反転区間ｔybを設けているが、
これは90°RFパルスの後に非反転区間ｔyaを設けても同
様の効果が得られる。なお、ｔzaとｔzb,tyaとｔybの区
間の傾斜磁場の積分値は等しくなければならない。
zaを設けているが、これは180°RFパルスの後に非反転
区間ｔzbを設けても同じ効果が得られる。即ち、90°RF
パルスと傾斜磁場Ｇzの印加により生じた核スピンの位
相乱れを修復する効果が得られる。同様にＧyにおいて
は180°RFパルスの後に反転区間ｔybを設けているが、
これは90°RFパルスの後に非反転区間ｔyaを設けても同
様の効果が得られる。なお、ｔzaとｔzb,tyaとｔybの区
間の傾斜磁場の積分値は等しくなければならない。
このような計測をｘ方向の傾斜磁場の大きさを変化さ
せて行なった結果得られる２次元信号Ｓ（Ｇx,ty）は、
前記選択断面の核スピン分布ρ（x,y）との間に Ｓ（Ｇx,ty）＝∬ρ（x,y）exp ｛ｊγ（Ｇxxtx＋Ｇyyty）｝ exp（ｊθ0）dxdy （１） の関係がある。ただし、（１）式は静磁場に不均一がな
いものとし、またケミカルシフトも無視した場合であ
る。なお、θ0は装置に固有の位相オフセットを表わ
す。また、（１）式で、γは核磁気回転比、ｊは虚数単
位である。
せて行なった結果得られる２次元信号Ｓ（Ｇx,ty）は、
前記選択断面の核スピン分布ρ（x,y）との間に Ｓ（Ｇx,ty）＝∬ρ（x,y）exp ｛ｊγ（Ｇxxtx＋Ｇyyty）｝ exp（ｊθ0）dxdy （１） の関係がある。ただし、（１）式は静磁場に不均一がな
いものとし、またケミカルシフトも無視した場合であ
る。なお、θ0は装置に固有の位相オフセットを表わ
す。また、（１）式で、γは核磁気回転比、ｊは虚数単
位である。
さて、本発明においては第１図のシーケンスにてτa
とτbを異ならせて、例えばτa＝Δτ＋τbとして計測
を行なう。測定対象とする試料にケミカルシフトが２本
（σ1とσ2）存在し、それらに対応するスピン密度をρ
1（x,y），ρ2（x,y）、また、静磁場の不均一をＥ（x,
y）とすると、τa＝Δτ＋τbのもとで得られる信号は
次式で与えられる。
とτbを異ならせて、例えばτa＝Δτ＋τbとして計測
を行なう。測定対象とする試料にケミカルシフトが２本
（σ1とσ2）存在し、それらに対応するスピン密度をρ
1（x,y），ρ2（x,y）、また、静磁場の不均一をＥ（x,
y）とすると、τa＝Δτ＋τbのもとで得られる信号は
次式で与えられる。
ここで、θ1は装置固有の位相オフセットである。な
お、（２）式は先に述べたシーケンスに限定されるもの
ではなく、これと等価なすべてのシーケンスに対して成
立する。（２）式を変形すると が得られる。ここで、 ρk′（x,y）＝ρk（x,y）exp｛−ｊγ（Ｅ（x,y）＋σ
k）Δτ｝ （４） さて、積分変数を とすると、次式が得られる。
お、（２）式は先に述べたシーケンスに限定されるもの
ではなく、これと等価なすべてのシーケンスに対して成
立する。（２）式を変形すると が得られる。ここで、 ρk′（x,y）＝ρk（x,y）exp｛−ｊγ（Ｅ（x,y）＋σ
k）Δτ｝ （４） さて、積分変数を とすると、次式が得られる。
ここで、kは（５）式をｙについて解いたものであ
り、またρk″（x,k）とρk′（x,k）との間には、
次式で示される関係が成立する。
り、またρk″（x,k）とρk′（x,k）との間には、
次式で示される関係が成立する。
∂（x,y）／∂（ｘ′,yk′）は積分の変数変換で生じ
るヤコビアン（Jacobian）である。Ｅ（x,y）のｙ方向
への変化率がGyに比べて小さく、かつkｙが成立す
るならば ρk″（ｘ′，k）＝ρk′（x,y） （８） が得られる。従って、（６）式を逆フーリエ変換（Ｆ-1
で表記する）すると次式が得られる。
るヤコビアン（Jacobian）である。Ｅ（x,y）のｙ方向
への変化率がGyに比べて小さく、かつkｙが成立す
るならば ρk″（ｘ′，k）＝ρk′（x,y） （８） が得られる。従って、（６）式を逆フーリエ変換（Ｆ-1
で表記する）すると次式が得られる。
上式に（４）式を代入すると結局次式が得られる。
ここで、Δτは測定時に設定するパラメータであり、
σkは測定対象により決まる値である。そこで残された
変数のうちの１つであるＥ（x,y）の求め方について述
べる。まず、（10）式において、σk＝０すなわち化学
シフトが１本（共鳴線が１本）の物質を対象にイメージ
ングすると、 Ｆ-1｛Ｓc（Ｇx,ty）｝＝ρc（x,y）exp ｛−ｊγＥ（x,y）Δτl｝exp（ｊθc） （11） が再生される。なお（11）式でΔτl＝Δτである。Ｆ
-1｛Ｓc（Ｇx,ty）｝は複素数であり、その実部および
虚部をそれぞれＥr（x,y）,Ei（x,y）とすると、次式が
得られる。
σkは測定対象により決まる値である。そこで残された
変数のうちの１つであるＥ（x,y）の求め方について述
べる。まず、（10）式において、σk＝０すなわち化学
シフトが１本（共鳴線が１本）の物質を対象にイメージ
ングすると、 Ｆ-1｛Ｓc（Ｇx,ty）｝＝ρc（x,y）exp ｛−ｊγＥ（x,y）Δτl｝exp（ｊθc） （11） が再生される。なお（11）式でΔτl＝Δτである。Ｆ
-1｛Ｓc（Ｇx,ty）｝は複素数であり、その実部および
虚部をそれぞれＥr（x,y）,Ei（x,y）とすると、次式が
得られる。
上式中〔 〕*は複素共役を表わす。なお（12）式でΔ
τl＝Δτである。（12）式を（10）式に掛け合せると
左辺をＰ（x,y）として次式が成立する。
τl＝Δτである。（12）式を（10）式に掛け合せると
左辺をＰ（x,y）として次式が成立する。
上式においてＥ（x,y）は消去されており、静磁場の不
均一よる位相誤差は補正されたことが分かる。ところ
で、σkは基準周波数からのずれを表わすだけであるか
ら、Δτ間に生じる位相は相対値としてしか意味を持た
ない。そのため、基準周波数の選び方により位相オフセ
ットとして変化する。
均一よる位相誤差は補正されたことが分かる。ところ
で、σkは基準周波数からのずれを表わすだけであるか
ら、Δτ間に生じる位相は相対値としてしか意味を持た
ない。そのため、基準周波数の選び方により位相オフセ
ットとして変化する。
さて、Δτを次式で与えるものとする。
（14）式を（13）式に代入すると次式が得られる。
従って、（15）式の位相項exp（−ｊγσ1Δτ）exp
｛−ｊ（θ1−θc）｝が一定値となるように位相を設定
できればＰ（x,y）は非常に簡単になる。次に、上記位
相項を決める方法として、σ1あるいはσ2のいずれか１
つのシフトを有する物質をイメージング視野内に設置す
る方法について述べる。例えばσ1に対応する物質で満
たした試料管を、第２図に示すようにコイル４の内にお
く。さて、得られた画像中で、この試料に対応する画像
の中心部をＱr＋jQiとした時、次式が成立する。
｛−ｊ（θ1−θc）｝が一定値となるように位相を設定
できればＰ（x,y）は非常に簡単になる。次に、上記位
相項を決める方法として、σ1あるいはσ2のいずれか１
つのシフトを有する物質をイメージング視野内に設置す
る方法について述べる。例えばσ1に対応する物質で満
たした試料管を、第２図に示すようにコイル４の内にお
く。さて、得られた画像中で、この試料に対応する画像
の中心部をＱr＋jQiとした時、次式が成立する。
（16）式の共役複素数をＱr,Qiから求め、（15）式にか
けると次式に示す補正像を得る。なお（16）式でΔτl
＝Δτである。
けると次式に示す補正像を得る。なお（16）式でΔτl
＝Δτである。
Ｔ（x,y）＝ρ1（x,y）−ｊρ2（x,y） （17） すなわち、Ｔ（x,y）の実部および虚部が、それぞれ、
σ1およびσ2に対応したケミカルシフト像となることが
分かる。さらに、ρ1（x,y）＋ρ2（x,y）あるいは｛ρ
1 2（x,y）＋ρ1 2（x,y）｝は通常のシーケンスで得られ
る像でもある。
σ1およびσ2に対応したケミカルシフト像となることが
分かる。さらに、ρ1（x,y）＋ρ2（x,y）あるいは｛ρ
1 2（x,y）＋ρ1 2（x,y）｝は通常のシーケンスで得られ
る像でもある。
なお、（14）式において右辺が1/2πでない場合にも
画像処理が少々複雑になるが、同様のことを行なうこと
ができる。
画像処理が少々複雑になるが、同様のことを行なうこと
ができる。
すなわち、 γ（σ2−σ1）Δτ＝θp （18） とすると、（13）式は Ｐ（x,y）＝｛ρ1（x,y）＋ρ2（x,y）exp（−ｊ
θp）｝ exp（−ｊγσ1Δτ）exp｛ｊ（θ1−θc）｝ （19）
となる。従って、（19）式のexpの項を前記方法により
除去すれば次式を得る。
θp）｝ exp（−ｊγσ1Δτ）exp｛ｊ（θ1−θc）｝ （19）
となる。従って、（19）式のexpの項を前記方法により
除去すれば次式を得る。
Ｐ（x,y）＝ρ1（x,y）＋ρ2（x,y）exp（−ｊθp） （20） Ｐ（x,y）の実部をRe（Ｐ），虚部をIm（Ｐ）とすれば Re（Ｐ）＝ρ1（x,y）＋ρ2（x,y）cos（θp） （21a）
Im（Ｐ）＝−ρ2（x,y）sin（θp） （21b） となる。（21a），（21b）式は、ρ1（x,y），ρ2（x,
y）に関する連立１次方程式であるので、これを実部像
と虚部像の対応する画素について解けばρ1（x,y），ρ
2（x,y）を求めることができる。
Im（Ｐ）＝−ρ2（x,y）sin（θp） （21b） となる。（21a），（21b）式は、ρ1（x,y），ρ2（x,
y）に関する連立１次方程式であるので、これを実部像
と虚部像の対応する画素について解けばρ1（x,y），ρ
2（x,y）を求めることができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第３図は本発明の一実施例である検査装置の構成図
である。図において、１は計算機、２は高周波パルス発
生器、３は電力増幅器、４は高周波磁場を発生させると
同時に対象物体16から生ずる信号を検出するためのコイ
ル（rfコイオル）、５は増幅器、６は検波器、７はディ
スプレイ装置である。また、8,9および10はそれぞれｚ
方向およびこれに直角の方向の傾斜磁場を発生させるコ
イル（傾斜磁場コイル）、11,12,13はそれぞれ上記コイ
ル8,9,10を駆動する電源部である。
る。第３図は本発明の一実施例である検査装置の構成図
である。図において、１は計算機、２は高周波パルス発
生器、３は電力増幅器、４は高周波磁場を発生させると
同時に対象物体16から生ずる信号を検出するためのコイ
ル（rfコイオル）、５は増幅器、６は検波器、７はディ
スプレイ装置である。また、8,9および10はそれぞれｚ
方向およびこれに直角の方向の傾斜磁場を発生させるコ
イル（傾斜磁場コイル）、11,12,13はそれぞれ上記コイ
ル8,9,10を駆動する電源部である。
計算機１は各装置に種々の命令を一定のタイミングで
出力する機能をも有するものである。高周波パルス発生
器２の出力は電力増幅器３で増幅され、上記コイル４を
励磁する。該コイル４は前述の如く受信コイルを兼ねて
おり、受信された信号成分は増幅器５を通り検波器６で
検波後、計算機１に入力され信号処理後ディスプレイ装
置７で画像に変換される。
出力する機能をも有するものである。高周波パルス発生
器２の出力は電力増幅器３で増幅され、上記コイル４を
励磁する。該コイル４は前述の如く受信コイルを兼ねて
おり、受信された信号成分は増幅器５を通り検波器６で
検波後、計算機１に入力され信号処理後ディスプレイ装
置７で画像に変換される。
なお、静磁場の発生は電源15により駆動される静磁場
コイル14で行う。検査対象物体である人体16はベッド17
上に載置され、上記ベッド17は支持台18上を移動可能な
ように構成されている。また、19,20は記憶装置（以
下、「メモリ」という）である。メモリ19には（10）式
で示されるＦ-1｛Ｓ（Ｇx,ty）｝が格納され、メモリ20
には（12）式で与えられる静磁場の不均一による位相項
および（16）式で与えられる位相オフセットが格納され
る。
コイル14で行う。検査対象物体である人体16はベッド17
上に載置され、上記ベッド17は支持台18上を移動可能な
ように構成されている。また、19,20は記憶装置（以
下、「メモリ」という）である。メモリ19には（10）式
で示されるＦ-1｛Ｓ（Ｇx,ty）｝が格納され、メモリ20
には（12）式で与えられる静磁場の不均一による位相項
および（16）式で与えられる位相オフセットが格納され
る。
次に第４図をも参照して本実施例の動作を説明する。
まず、第４図に示すステップ401ではσk＝０、すなわ
ち化学シフトが１本である試料を満たした容器をコイル
４の中におき、第１図に示すシーケンスのくり返しによ
りNMR信号の計測を行なう。なお目的とする被測定体の
化学シフトがσ1，σ2であるとき、（14）式を満たすよ
うなΔτを求め、τa＝Δτ＋τbとなるようなタイミン
グ設定を予めしておく。このシーケンスは被測定体の計
測に用いるのと全く同じであることが好ましい。ただし
上記の試料の緩和時間が、目的とする被測定体の緩和時
間より小さければ、第１図に示すくり返し周期ｔrより
小さくすることができる。
ち化学シフトが１本である試料を満たした容器をコイル
４の中におき、第１図に示すシーケンスのくり返しによ
りNMR信号の計測を行なう。なお目的とする被測定体の
化学シフトがσ1，σ2であるとき、（14）式を満たすよ
うなΔτを求め、τa＝Δτ＋τbとなるようなタイミン
グ設定を予めしておく。このシーケンスは被測定体の計
測に用いるのと全く同じであることが好ましい。ただし
上記の試料の緩和時間が、目的とする被測定体の緩和時
間より小さければ、第１図に示すくり返し周期ｔrより
小さくすることができる。
次にステップ401では上記の試料の像を再構成する２
次元フーリエ変換を計算機１で行ない、（11）式に示す
像データを得る。次にステップ403ではこの像データの
実部Ｅr（x,y）及び虚部Ｅi（x,y）から（12）式により
補正のための位相像を抽出し、メモリ20に格納する。
次元フーリエ変換を計算機１で行ない、（11）式に示す
像データを得る。次にステップ403ではこの像データの
実部Ｅr（x,y）及び虚部Ｅi（x,y）から（12）式により
補正のための位相像を抽出し、メモリ20に格納する。
次にステップ404では、目的とする被測定体をコイル
中におき、再び第１図のシーケンスにてNMR信号を計測
する。この場合には被測定体の緩和時間に対してシーケ
ンスのくり返し周期ｔrを十分に長くとる必要がある。
次にステップ405では２次元フーリエ変換による像再構
成を行ない（10）式で示されるイメージＦ-1（Ｓ（Ｇx,
ty）｝を得てこれをメモリ19に格納する。
中におき、再び第１図のシーケンスにてNMR信号を計測
する。この場合には被測定体の緩和時間に対してシーケ
ンスのくり返し周期ｔrを十分に長くとる必要がある。
次にステップ405では２次元フーリエ変換による像再構
成を行ない（10）式で示されるイメージＦ-1（Ｓ（Ｇx,
ty）｝を得てこれをメモリ19に格納する。
なお、上記ステップ401〜403と、ステップ404〜405の
いずれを先に行なっても良いのは勿論である。
いずれを先に行なっても良いのは勿論である。
また、静磁場不均一が極めて小さな場合にはステップ
401〜403、406を省略することも勿論可能である。
401〜403、406を省略することも勿論可能である。
次にステップ406では被測定体の像の位相誤差を消去
する。すなわち、計算機１はメモリ20より補正用位相像
（（12）式）を、またメモリ19よりＦ-1｛Ｓ（Ｇx,
ty）｝をロードし、両者を掛け合せることにより（15）
式のＰ（x,y）を計算する。この結果は再びメモリ19に
格納される。
する。すなわち、計算機１はメモリ20より補正用位相像
（（12）式）を、またメモリ19よりＦ-1｛Ｓ（Ｇx,
ty）｝をロードし、両者を掛け合せることにより（15）
式のＰ（x,y）を計算する。この結果は再びメモリ19に
格納される。
次にステップ407では装置に依存したオフセット位相
の消去を行なう。具体的には第２図に先に示した通り、
σ1あるいはσ2のいずれか１つのシフトを有する物質で
満たした試料管をコイル４の中におき、第１図のシーケ
ンスにて計測を行ない、２次元フーリエイメージングを
行なって得られた画像のうち、試料管の中心部のデータ
Ｑr＋jQiを求めて（16）式を得る。さらにメモリ19に格
納されているＰ（x,y）をロードし、（16）式の共役複
素数をＰ（x,y）にかけて（17）式のＴ（x,y）を得る。
これを再びメモリ19に格納する。
の消去を行なう。具体的には第２図に先に示した通り、
σ1あるいはσ2のいずれか１つのシフトを有する物質で
満たした試料管をコイル４の中におき、第１図のシーケ
ンスにて計測を行ない、２次元フーリエイメージングを
行なって得られた画像のうち、試料管の中心部のデータ
Ｑr＋jQiを求めて（16）式を得る。さらにメモリ19に格
納されているＰ（x,y）をロードし、（16）式の共役複
素数をＰ（x,y）にかけて（17）式のＴ（x,y）を得る。
これを再びメモリ19に格納する。
次にステップ408ではディスプレイ７に必要に応じて
結果を表示する。すなわち（17）式の実部ρ1（x,y）を
表示すれば、σ1に対応したケミカルシフト像となり、
ρ2（x,y）を表示すればσ2に対応したケミカルシフト
像となる。またρ1（x,y）＋ρ2（x,y），あるいは｛ρ
1 2（x,y）＋ρ2 2（x,y）｝を算出して表示すれば、ケミ
カルシフトの区別のないスピン分布像が得られる。
結果を表示する。すなわち（17）式の実部ρ1（x,y）を
表示すれば、σ1に対応したケミカルシフト像となり、
ρ2（x,y）を表示すればσ2に対応したケミカルシフト
像となる。またρ1（x,y）＋ρ2（x,y），あるいは｛ρ
1 2（x,y）＋ρ2 2（x,y）｝を算出して表示すれば、ケミ
カルシフトの区別のないスピン分布像が得られる。
以上述べた如く、本発明によれば、静磁場，傾斜磁場
および高周波磁場内におけるNMR現象を利用する検査装
置において、前記静磁場の不均一による位相回りおよび
装置固有の位相オフセットを各点ごとに補正するように
したので、１回の測定により２本のケミカルシフトに対
応した像を得ることが可能な方法および装置を実現でき
るという効果を奏するものである。
および高周波磁場内におけるNMR現象を利用する検査装
置において、前記静磁場の不均一による位相回りおよび
装置固有の位相オフセットを各点ごとに補正するように
したので、１回の測定により２本のケミカルシフトに対
応した像を得ることが可能な方法および装置を実現でき
るという効果を奏するものである。
第１図は本発明で用いるパルスシーケンスを示す図であ
り、第２図は位相オフセット補正に用いる基準物質の配
置を示す図であり、第３図は本発明の実施例である検査
装置の概略構成を示す図で、第４図は本発明の実施例の
動作フローを示すフローチャートである。 １……計算機、２……高周波パルス発生器、３……電力
増幅器、４……rfコイル、５……増幅器、６……検波
器、７……ディスプレイ装置、8,9,10……傾斜磁場コイ
ル、11,12,13……電源部、14……静磁場コイル、15……
電源、19,20……メモリ。
り、第２図は位相オフセット補正に用いる基準物質の配
置を示す図であり、第３図は本発明の実施例である検査
装置の概略構成を示す図で、第４図は本発明の実施例の
動作フローを示すフローチャートである。 １……計算機、２……高周波パルス発生器、３……電力
増幅器、４……rfコイル、５……増幅器、６……検波
器、７……ディスプレイ装置、8,9,10……傾斜磁場コイ
ル、11,12,13……電源部、14……静磁場コイル、15……
電源、19,20……メモリ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩野 英巳 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 河野 秀樹 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−34549（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁
場発生手段と、物体からの核磁気共鳴信号を検出する信
号検出手段と、該信号検出手段で得る検出信号の演算、
及び前記各手段の制御を行なう演算・制御手段と、前記
演算の結果を出力する出力手段とを有する核磁気共鳴を
用いた検査装置において、前記演算・制御手段は、 （１） 第１、第２の高周波パルスを印加して前記物体
の核スピンを励起し、エコー信号を発生させることのパ
ルスシーケンス制御を行ない、 （２） 前記物体をケミカルシフトが１本の基準物体と
して、前記パルスシーケンス制御の下で、前記基準物体
から第１のエコー信号を計測して、前記第１のエコー信
号から得る第１の複素画像から、空間的に変化する前記
静磁場の不均一分布に起因する位相誤差を求めること、 （３） 前記物体を検査対象として、前記パルスシーケ
ンス制御の下で、前記検査対象に含まれる２種類の化学
シフト（σ1、σ2）の間に所定の位相差を付与して、前
記検査対象から第２のエコー信号を計測して、前記第２
のエコー信号から得る第２の複素画像に対して、空間的
に変化する前記位相誤差の補正を各画素毎に行って第３
の複素画像データを求める演算を行なうこと、 （４） 前記第３の複素画像データから、前記２種類の
化学シフト（σ1、σ2）に関する前記ケミカルシフト画
像を求める演算とを行なうことを特徴とする核磁気共鳴
を用いた検査装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の核磁気共鳴
を用いた検査装置において、 パルスシーケンス制御では、前記第１の高周波パルスの
印加から、第１の時間間隔（τa）をおいて前記第２の
高周波パルスを前記物体に印加し、前記第１の高周波パ
ルスの印加から、前記第１の時間間隔（τa）に前記第
１の時間間隔（τa）とは異なる時間間隔（τb）を加え
た第２の時間間隔（τa＋τb：τb≠τa）の後に中心を
もつ前記第２のエコー信号を発生させることを特徴とす
る核磁気共鳴を用いた検査装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の核磁気共鳴
を用いた検査装置において、 前記所定の位相差がπ/2の奇数倍であることを特徴とす
る核磁気共鳴を用いた検査装置。 - 【請求項４】静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁
場発生手段と、物体からの核磁気共鳴信号を検出する信
号検出手段と、該信号検出手段で得る検出信号の演算、
及び前記各手段の制御を行なう演算・制御手段と、前記
演算の結果を出力する出力手段とを有する核磁気共鳴を
用いた検査装置において、前記演算・制御手段は、 （１） 第１の高周波パルスを印加して、前記静磁場内
に置かれた前記物体の核スピンを励起し、前記第１の高
周波パルスの印加から、第１の時間間隔（τa）をおい
て第２の高周波パルスを前記物体に印加し、前記第１の
高周波パルスの印加から、前記第１の時間間隔（τa）
に前記第１の時間間隔（τa）とは異なる時間間隔
（τb）を加えた第２の時間間隔（τa＋τb：τb≠
τa）の後に中心をもつ第１のエコー信号を発生させる
ことのパルスシーケンス制御を行ない、 （２） 前記物体をケミカルシフトが１本の基準物体と
して、前記パルスシーケンス制御の下で、第１のエコー
信号を計測すること、 （３） 前記物体を検査対象として、前記パルスシーケ
ンス制御の下で、前記検査対象に含まれる２種類の化学
シフト（σ1、σ2）の間に所定の位相差を付与して、第
２のエコー信号を計測すること、 （４） 前記第１のエコー信号から得る第１の複素画像
データから、空間的に変化する前記静磁場の不均一分布
に起因する位相誤差を求め、前記第１の複素画像データ
の複素共役を前記第１の複素画像データの絶対値で除し
た値を画素毎に求め、前記第２のエコー信号から得る第
２の複素画像データの対応する各画素毎に乗算して、空
間的に変化する前記位相誤差の補正を各画素毎に行って
第３の複素画像データを求める演算を行なうこと、 （５） 前記第３の複素画像データから、前記２種類の
化学シフト（σ1、σ2）に関する前記ケミカルシフト画
像を求める演算とを行なうことを特徴とする核磁気共鳴
を用いた検査装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲第４項に記載の核磁気共鳴
を用いた検査装置において、 前記所定の位相差がπ/2の奇数倍であることを特徴とす
る核磁気共鳴を用いた検査装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18965285A JP2607466B2 (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
| US06/846,151 US4739265A (en) | 1985-04-01 | 1986-03-31 | NMR imaging method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18965285A JP2607466B2 (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7269717A Division JP2647066B2 (ja) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6250650A JPS6250650A (ja) | 1987-03-05 |
| JP2607466B2 true JP2607466B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=16244898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18965285A Expired - Lifetime JP2607466B2 (ja) | 1985-04-01 | 1985-08-30 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607466B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63296740A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-02 | Yokogawa Medical Syst Ltd | ケミカルシフトイメ−ジの表示方法 |
| JP2656275B2 (ja) * | 1988-01-22 | 1997-09-24 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴映像装置 |
| US6263228B1 (en) * | 1998-08-27 | 2001-07-17 | Toshiba America, Mri, Inc. | Method and apparatus for providing separate water-dominant and fat-dominant images from single scan single point dixon MRI sequences |
| US7619411B2 (en) * | 2006-08-28 | 2009-11-17 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Generalized method for MRI chemical species separation using arbitrary k-space trajectories |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0620434B2 (ja) * | 1985-08-07 | 1994-03-23 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメ−ジング方法 |
-
1985
- 1985-08-30 JP JP18965285A patent/JP2607466B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6250650A (ja) | 1987-03-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |